SBT Vật lí 12 Bài tập cuối chương VI - Lượng tử ánh sáng

SBT Vật lí 12 Bài tập cuối chương VI - Lượng tử ánh sáng | Giải SBT Vật Lí lớp 12

Thanh Dung Ngày: 18-05-2022 Lớp 12

1.3 K

Tailieumoi.vn giới thiệu Giải sách bài tập Vật Lí lớp 12 Bài tập cuối chương VI - Lượng tử ánh sáng chi tiết giúp học sinh xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Vật Lí 12. Mời các bạn đón xem:

Giải SBT Vật Lí 12 Bài tập cuối chương VI - Lượng tử ánh sáng

Bài VI.1 trang 101 SBT Vật Lí 12: Hiện tượng quang điện sẽ không xảy ra nếu chiếu ánh sáng hồ quang vào một tấm kẽm

A. tích điện âm.

B. tích điện dương.

C. không tích điện.

D. được che chắn bằng một tấm thủy tinh dày.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về hiện tượng quang điện.

Lời giải:

Hiện tượng quang điện sẽ không xảy ra nếu chiếu ánh sáng hồ quang vào một tấm kẽm được che chắn bằng một tấm thủy tinh dày.

Chọn D

Bài VI.2 trang 101 SBT Vật Lí 12: Chiếu ánh sáng nhìn thấy vào chất nào dưới đây có thể xảy ra hiện tượng quang điện?

A. Đồng.

B. Bạc.

C. Kẽm.

D. Natri.

Phương pháp giải:

Sử dụng bảng giới hạn quang điện của một số kim loại

Sử dụng điều kiện xảy ra hiện tượng quang điện $λ \leq λ_{0}$

Lời giải:

Chiếu ánh sáng nhìn thấy có thể xảy ra hiện tượng quang điện đối với natri

Chọn D

Bài VI.3 trang 101 SBT Vật Lí 12: Trộn ánh sáng đơn sắc đỏ với ánh sáng đơn sắc vàng thì được ánh sáng màu da cam. Quá trình nào dưới đây đã xảy ra?

A. Tổng hợp một phôtôn ánh sáng đỏ với một phôtôn ánh sáng vàng thành một phôtôn ánh sáng da cam.

B. Tổng hợp sóng điện từ có tần số nhỏ (ứng với ánh sáng đỏ) với sóng điện từ có tần số lớn (ứng với ánh sáng vàng) để được một sóng điện từ có tần số trung gian (ứng với ánh sáng da cam).

C. Vẫn tồn tại hai loại phôtôn riêng rẽ (hay hai sóng điện từ riêng rẽ); nhưng hình thành một cảm giác màu mới.

D. Chuyển hóa năng lượng ánh sáng đỏ và ánh sáng vàng thành năng lượng ánh sáng da cam.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về thuyết lượng tử ánh sáng.

Lời giải:

Vẫn tồn tại hai loại phôtôn riêng rẽ (hay hai sóng điện từ riêng rẽ); nhưng hình thành một cảm giác màu mới.

Chọn C

Bài VI.4 trang 102 SBT Vật Lí 12: Chiếu ánh sáng hồ quang vào xesi. Thành phần ánh sáng nào dưới đây sẽ không gây ra được hiện tượng quang điện?

A. Thành phần hồng ngoại.

B. Thành phần ánh sáng nhìn thấy được.

C. Thành phần tử ngoại.

D. Cả ba thành phần nêu trên.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về điều kiện xảy ra hiện tượng quang điện $λ \leq λ_{0}$ .

Lời giải:

Giới hạn quang điện của xesi là $0, 58 μ m$ do vậy ánh sáng hồng ngoại không thể gây ra hiện tượng quang điện đối với xesi

Chọn A

Bài VI.5 trang 102 SBT Vật Lí 12: Chiếu ánh sáng nhìn thấy được vào chất nào dưới đây có thể gây ra hiện tượng quang điện trong?

A. Điện môi.

B. Kim loại.

C. Á kim.

D. Chất bán dẫn.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về hiện tượng quang điện trong.

Lời giải:

Hiện tượng quang điện trong xảy ra khi ta chiếu ánh sáng thích hợp vào bán dẫn

Chọn D

Bài VI.6 trang 102 SBT Vật Lí 12: Nguồn điện nào dưới đây hoạt động theo nguyên tắc biến quang năng thành điện năng?

A. Pin Vôn-ta.

B. Pin nhiệt-điện.

C. Acquy.

D. Pin Mặt Trời.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về cấu tạo và nguyên lí hoạt động của pin Mặt Trời.

Lời giải:

Pin Mặt Trời hoạt động theo nguyên tắc biến quang năng thành điện năng

Chọn D

Bài VI.7 trang 102 SBT Vật Lí 12: Sự phát sáng của vật (hay con vật) nào dưới đây thuộc loại quang- phát quang?

A. Chiếu núm nhựa phát quang ở các công tắc điện.

B. Chiếc bóng đèn của bút thử điện.

C. Con đom đóm.

D. Màn hình vô tuyến.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về hiện tượng quang phát quang

Lời giải:

Chiếu núm nhựa phát quang ở các công tắc điện phát sáng dựa trên hiện tượng quang phát quang

Chọn A

Bài VI.8 trang 102 SBT Vật Lí 12: Một chất phát quang có thể phát ra ánh sáng màu xanh lục. Chiếu ánh sáng nào dưới đây vào chất đó thì nó sẽ phát quang?

A. Ánh sáng đỏ.

B. Ánh sáng da cam.

C. Ánh sáng vàng.

D. Ánh sáng tím.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về hiện tượng quang phát quang: Ánh sáng phát quang có bước sóng dài hơn ánh sáng kích thích.

Lời giải:

Ánh sáng phát quang có bước sóng dài hơn ánh sáng kích thích nên chất phát quang có thể phát ra ánh sáng màu xanh lục thì ta chiếu ánh sáng màu tím có thể gây ra hiện tượng quang phát quang

Chọn D

Bài VI.9 trang 103 SBT Vật Lí 12: Chiếu một chùm ánh sáng tử ngoại đơn sắc, mạnh vào một đám khí hiđrô sao cho có thể đưa các nguyên tử hiđrô lên trạng thái kích thích. Ghi quang phổ phát quang của đám khí này. Ta sẽ được một quang phổ có bao nhiêu vạch?

A. Chỉ có một vạch ở vùng tử ngoại.

B. Chỉ có một số vạch ở vùng tử ngoại.

C. Chỉ có một số vạch trong vùng ánh sáng nhìn thấy.

D. Có một số vạch trong các vùng tử ngoại, ánh sáng nhìn thấy và hồng ngoại.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về quang phổ của Hidro

Lời giải:

Quang phổ Hidro gồm một số vạch trong các vùng tử ngoại, ánh sáng nhìn thấy và hồng ngoại.

Chọn D

Bài VI.10 trang 103 SBT Vật Lí 12: Trong một cái bút laze khi hoạt động thì có những sự biến đổi năng lượng chủ yếu nào?

A. Nhiệt năng biến đổi thành quang năng.

B. Hóa năng biến đổi thành quang năng.

C. Điện năng biến đổi thành quang năng.

D. Hóa năng biến đổi thành điện năng rồi thành quang năng.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về laze.

Lời giải:

Bút laze biến đổi điện năng thành quang năng

Chọn C

Bài VI.11 trang 103 SBT Vật Lí 12: Giới hạn quang điện của kẽm là

0, 35 μ m .

a) Giới hạn quang điện này nằm trong vùng ánh sáng gì (hồng ngoại, tử ngoại, tia $X, . . .) ?$

b) Tính công thoát eelectron khỏi kẽm.

c) Có thể dùng một chùm tia laze đỏ cực mạnh, sao cho eelectron có thể hấp thụ liên tiếp hai phôtôn đỏ, đủ năng lượng để bứt ra khỏi tấm kẽm được không? Tại sao?

Cho $h = 6, {625.10}^{- 34} J . s; c = {3.10}^{^{8}} m / s; e = 1, {6.10}^{- 19} C .$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức $A = \frac{h c}{λ_{0}}$

Lời giải:

a) Giới hạn quang điện này nằm trong vùng ánh sáng tử ngoại

b) Ta có $A = \frac{h c}{λ_{0}} = \frac{6, {625.10}^{- 34} {.3 .10}^{8}}{0, {35.10}^{- 6}} = 5, {68.10}^{- 19} J$

c) Không thể dùng tia laze đỏ cực mạnh để tạo ra hiện tượng quang điện ở kẽm được. Đó là vì tại mỗi thời điểm, mỗi êlectron ở kẽm chỉ có thế hấp thụ được một phôtôn. Phôtôn ánh sáng đỏ không đủ năng lượng để kích thích êlectron, nên êlectron ở kẽm không hấp thụ phôtôn này. Như vậy, các phôtôn ánh sáng đỏ tuần tự đến gặp một êlectron thì chúng hoàn toàn không bị hấp thụ.

Bài VI.12 trang 103 SBT Vật Lí 12: Trên Hình VI.1, ta có

ξ :

bộ pin

12 V - 1 Ω;

có thể là một ampe kế hoặc micrôampe kế;

R

là một quang điện trở;

L

là chùm sáng thích hợp chiếu vào quang điện trở.

SBT Vật lí 12 Bài tập cuối chương VI - Lượng tử ánh sáng | Giải SBT Vật Lí lớp 12 (ảnh 1)

Khi không có ánh sáng chiếu vào quang điện trở thì micrôampe kế chỉ $6 μ A .$ Khi quang điện trở được chiếu sáng thì ampe kế chỉ $0, 6 A .$

Tính điện trở của quang điện trở khi không được chiếu sáng và khi được chiếu sáng bằng ánh sáng thích hợp. Điện trở của ampe kế và của micrôampe kế coi như nhỏ không đáng kể.

Phương pháp giải:

Sử dụng định luật Ôm: $I = \frac{E}{R + r}$

Lời giải:

+ Khi quang trở không được chiếu sáng:

$I_{1} = \frac{E}{R_{1} + r} \Rightarrow R_{1} = \frac{E}{I_{1}} - r = \frac{12}{{6.10}^{- 6}} - 1 = 1999999 Ω$

+ Khi quang trở được chiếu sáng:

$I_{2} = \frac{E}{R_{2} + r} \Rightarrow R_{2} = \frac{E}{I_{2}} - r = \frac{12}{0, 6} - 1 = 19 Ω$

Bài VI.13 trang 104 SBT Vật Lí 12: Một chất phát quang được kích thích bằng ánh sáng có bước sóng $0, 2 μ m$ thì phát ra ánh sáng có bước sóng $0, 5 μ m .$ Giả sử công suất của chùm sáng phát quang bằng $40 %$ công suất của chùm sáng kích thích. Tính xem cần có bao nhiêu phôtôn ánh sáng kích thích để tạo ra được một phôtôn ánh sáng phát quang?

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính số photon phát ra trong một đơn vị thời gian $n = \frac{P}{ε}$

Sử dụng công thức tính năng lượng photon $ε = \frac{h c}{λ}$

Lời giải:

Số photon ánh sáng kích thích đi đến chất phát quang trong một giây: $n_{k t} = \frac{P_{k t}}{ε_{k t}} = \frac{P_{k t}}{\frac{h c}{λ_{k t}}} = \frac{P_{k t} λ_{k t}}{h c}$

Số photon ánh sáng phát quang phát ra trong một giây: $n_{p q} = \frac{P_{p q}}{ε_{p q}} = \frac{0, 4 P_{k t}}{\frac{h c}{λ_{p q}}} = \frac{0, 4 P_{k t} λ_{p q}}{h c}$

Số photon ánh sáng kích thích ứng với một photon phát quang là

$n = \frac{n_{k t}}{n_{p q}} = \frac{\frac{P_{k t} λ_{k t}}{h c}}{\frac{0, 4 P_{k t} λ_{p q}}{h c}} = \frac{λ_{k t}}{0, 4 λ_{p q}} = \frac{0, 2}{0, 4.0, 5} = 1$

Như vậy cứ mỗi phôtôn ánh sánh kích thích thì cho một phôtôn ánh sáng phát quang.

Bài VI.14 trang 104 SBT Vật Lí 12: Bốn vạch quang phổ đỏ, lam chàm và tím của quang phổ hiđrô ứng với các sự chuyển của các nguyên tử hiđrô từ các trạng thái kích thích $M, N, O$ và $P$ về trạng thái kích thích $L .$ Biết bước sóng của các vạch chàm và tím là $0, 434 μ m$ và $0, 412 μ m .$ Tính độ chênh lệch năng lượng của nguyên tử hiđrô giữa hai trạng thái kích thích $P$ và $O .$

Cho $h = 6, {625.10}^{- 34} J . s; c = {3.10}^{^{8}} m / s; e = 1, {6.10}^{- 19} C .$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức $E_{n} = - \frac{13, 6}{n^{2}} (e V)$

Sử dụng công thức $ε = \frac{h c}{λ} = E_{m} - E_{n}$

Sử dụng công thức đổi đơn vị $1 e V = 1, {6.10}^{- 19} J$

Lời giải:

Ta có

$\frac{h c}{λ_{c}} = E_{O} - E_{L} (1)$

$\frac{h c}{λ_{t}} = E_{P} - E_{L} (2)$

Từ (1) và (2):

$\begin{array}{l} E_{P} - E_{O} = \frac{h c}{λ_{t}} - \frac{h c}{λ_{c}} \\ = \frac{6, {625.10}^{- 34} {.3 .10}^{8}}{0, {412.10}^{- 6}} - \frac{6, {625.10}^{- 34} {.3 .10}^{8}}{0, {434.10}^{- 6}} \\ = 0, {2445.10}^{- 19} J = 0, 1528 e V \end{array}$

Bài VI.15 trang 104 SBT Vật Lí 12: Hiệu điện thế giữa anôt và catôt của một ống Rơn-ghen là $U = 20 k V .$ Coi vận tốc ban đầu của chùm eelectron phát ra từ catôt bằng $0.$ Biết hằng số Plăng $h = 6, {625.10}^{- 34} J . s;$ điện tích nguyên tố bằng $1, {6.10}^{- 19} C;$ tốc độ ánh sáng trong chân không bằng ${3.10}^{8} m / s .$ Cho rằng mỗi electron khi đập vào đối catôt (hoặc anôt) có thể bị hãm lại và truyền hoàn toàn năng lượng của nó cho phôtôn tia Rơn-ghen mà nó tạo ra. Tính bước sóng ngắn nhất của tia Rơn-ghen mà ống này có thể phát ra.

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức $\frac{1}{2} m v^{2} = | e | U$

Lời giải:

Khi đập vào anot, electron truyền toàn bộ động năng cho một nguyên tử và kích thích cho nguyên tử này phát ra tia Rơn-ghen. Nếu không bị mất mát năng lượng thì năng lượng cực đại của photon bằng động năng của electron

$\begin{array}{l} ε_{max} = \frac{h c}{λ_{min}} = | e | U \\ \Rightarrow λ_{min} = \frac{h c}{| e | U} = \frac{6, {625.10}^{- 34} {.3 .10}^{8}}{| - 1, {6.10}^{- 19} | {.20 .10}^{3}} \\ = 6, {21.10}^{- 11} m \end{array}$